| 使用AEC-Q100 Grade-0數(shù)字隔離器克服高溫隔離設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) |
| 日期：2020/8/1 16:54:41 作者： |
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隨著48V系統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)在汽車(chē)業(yè)界日益普及，車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)隔離需求更顯重要，若無(wú)法有效且可靠地保護(hù)低電壓線路，使用較高電壓的優(yōu)勢(shì)將大打折扣。
但光是在48V車(chē)輛的高電壓活動(dòng)里隔離訊號(hào)還不足夠，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車(chē)與純電動(dòng)車(chē)不同，除了電池系統(tǒng)外，亦設(shè)有傳統(tǒng)內(nèi)燃引擎，可產(chǎn)生攝氏125度以上的高溫，為了在如此環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)作，車(chē)載系統(tǒng)及其組件必須能承受高溫，汽車(chē)電子協(xié)會(huì)（AEC）亦為此制定封裝芯片故障機(jī)制壓力測(cè)試規(guī)格（AEC-Q100）。
ISO7741E-Q1為業(yè)界首創(chuàng)的AEC-Q100 Grade-0數(shù)字隔離器，可節(jié)省車(chē)載設(shè)計(jì)所需時(shí)間、成本和空間，因應(yīng)外圍運(yùn)作溫度可達(dá)攝氏125度以上。
AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)明確列出車(chē)載系統(tǒng)芯片穩(wěn)定運(yùn)作必須符合的規(guī)格。由于車(chē)載系統(tǒng)內(nèi)的溫度波動(dòng)變化，AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的重要規(guī)格便為芯片外圍運(yùn)作溫度范圍，AEC-Q100依據(jù)不同溫度等級(jí)，制訂合格車(chē)載芯片的運(yùn)作溫度范圍。
AEC-Q100定義的溫度范圍中，Grade-0涵蓋最廣，通常是為48V混合動(dòng)力車(chē)等高溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于使用內(nèi)燃引擎，車(chē)輛溫度將可能超過(guò)攝氏125度。然而電動(dòng)車(chē)無(wú)內(nèi)燃引擎，外圍運(yùn)作溫度大多不會(huì)超過(guò)攝氏125度，故Grade-1額定裝置便已足夠。
從以下幾種用途中，可說(shuō)明在隔離車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)時(shí)，尤其是使用Grade-0數(shù)字隔離器的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字隔離器常用于不同電壓領(lǐng)域之間（如48V和12V），以保護(hù)低電壓側(cè)的線路，并降低高電壓共模噪聲對(duì)低電壓側(cè)訊號(hào)的沖擊。
當(dāng)中的啟動(dòng)器／發(fā)電機(jī)，若使用ISO7741E-Q1等Grade-0位隔離器，可降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，同時(shí)在高溫環(huán)境中提升訊號(hào)保護(hù)，在啟動(dòng)器／發(fā)電機(jī)、數(shù)字隔離器，以及TCAN1044EV-Q1等Grade-0控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)彈性數(shù)據(jù)率（CAN FD）收發(fā)器中，可從系統(tǒng)的48V側(cè)傳輸數(shù)據(jù)至12V側(cè)，48V電子系統(tǒng)位置鄰近內(nèi)燃引擎，故48V系統(tǒng)溫度上升時(shí)，會(huì)影響到48V側(cè)與12V側(cè)之間接口邊緣的隔離器。依據(jù)各家車(chē)廠不同，在不同任務(wù)或運(yùn)作溫度情況下，系統(tǒng)溫度可能在瞬間突破攝氏125度，甚至達(dá)到攝氏150度。
其他應(yīng)用也可能因數(shù)字隔離器溫度等級(jí)較高而受益，如48V混合動(dòng)力汽車(chē)的水泵浦、冷卻風(fēng)扇、煤煙傳感器、牽引逆變器等。多數(shù)系統(tǒng)使用數(shù)字隔離器，搭配收發(fā)器（大多為CAN、CAN FD或區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) [LIN]通訊協(xié)議）做為通訊接口。暖通空調(diào)（HVAC）壓縮器模塊使用隔離器做為通訊，從高電壓側(cè)的MCU傳輸至低電壓側(cè)的通訊接口板。
若數(shù)字隔離器所在溫度超過(guò)運(yùn)作上限，可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率規(guī)格下滑，或隔離器停止而無(wú)通訊。兩種情況都不利于啟動(dòng)器／發(fā)動(dòng)機(jī)等重要系統(tǒng)；為確保通訊持續(xù)不斷，一般是使用液體或空氣冷卻系統(tǒng)減少熱能，讓芯片溫度低于運(yùn)作上限，但若設(shè)計(jì)空氣冷卻系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本、空間和重量等增加，如果芯片可承受較高的外圍運(yùn)作溫度，便能減少冷卻系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，不僅較簡(jiǎn)單，也更符合成本效益。
ISO7741-Q1等多數(shù)合格的車(chē)載數(shù)字隔離器，均符合攝氏負(fù)40度至攝氏125度的Grade-1溫度范圍要求，也適合許多車(chē)載應(yīng)用。但在本文所舉例的高溫系統(tǒng)等用途中，ISO7741E-Q1 Grade-0裝置可協(xié)助混合動(dòng)力汽車(chē)／電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)師，提供替代性的數(shù)字隔離解決方案，可縮短物料列表和產(chǎn)品上市所需時(shí)間，且無(wú)需犧牲系統(tǒng)效能。
查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站 http://news.ti.com/zh-tw/news-releases/content-id-126457。（Neel Seshan，德州儀器隔離系列產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理）
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